Global Positioning System GPS

Übersicht

Die Funktionsweise des GPS wird in der Global Positioning System Overview dargestellt. Hier erhält man einen umfassenden Überblick über den technischen Hintergrund und den Aufbau des GPS.

Meine GPS-Emfänger

 

Vergleich

Garmin GPSmap 162

etrex Vista

Garmin 75
Typ Einbaugerät Handgerät Handgerät
Autohalterung Einbaubügel mitgeliefert, Details siehe unten als Zubehör erhältlich robuste Schnapphalterung mitgeliefert
Stromversorgung nur extern, 10-40 V DC 2 Mignonzellen oder extern mit 3 V DC 4 Mignonzellen oder extern 5-40 V DC
Empfänger 12-Kanal parallel 12-Kanal parallel 8-Kanal Multiplex
Antenne BNC-Buchse für mitgelieferte, externe Antenne integrierte Antenne, kein Anschluß für externe Antenne Geräteantenne abnehmbar, BNC-Buchse für externe Antenne
Spannung am Antennenausgang 5 V entfällt 5 V
Display Größe 8,5 x 8,5 cm
4 Graustufen
helle, weiße Hintergrundbeleuchtung, stufenlos regelbar		 Größe 5,4 x 3,1 cm
4 Graustufen
weiße Hintergrundbeleuchtung 1-stufig (ein / aus)		 Größe 5,5 x 4,1 cm
schwarz-weiß (2 Graustufen)
grüne Hintergrundbeleuchtung, 2-stufig (aus, dunkel, hell)
akustischer Alarm ja nein ja
DGPS via WAAS / EGNOS ja ja nein
Zusatzfunktionalität Gezeitenberechnung
als GPSmap168 mit Echolot erhältlich		 barometrischer Höhenmesser, Magnetnadelkompaß keine
Wegpunkte


Zahl 500 500 (1000*) 250
Länge des Namens 10 Zeichen 10 Zeichen 6 Zeichen
zusätzliche Beschreibung verschiedene Symbole, kein Text verschiedene Symbole, kein Text keine Symbole, 40 Zeichen Text
Track 2048 Punkte aktiver Track, 10 gespeicherte Tracks mit 250 Punkten 3000 (10000*) Punkte aktiver Track, 10 gespeicherte Tracks mit 250 (750*) Punkten 1024 Punkte
Routen 20 mit je 30 Wegpunkten 20 mit je 50 (125*) Wegpunkten 10 mit je 20 Wegpunkten
Landkarten


eingebaute Basemap ja, mit Bundesstraßen, Eisenbahnen und Flüssen ja, mit Bundesstraßen, Eisenbahnen und Flüssen nein
Mapsource-Karten 2.5 MB Speicher für Upload vom PC 24 MB Speicher für Upload vom PC nicht unterstützt
Schnittstelle


Stecker 7-poliger Rundstecker, "open end"-Kabel mitgeliefert 4-poliger Flachstecker, RS232-Kabel mitgeliefert 6-poliger Flachstecker, "open end"-Kabel mitgeliefert
Protokolle Garmin, Garmin DGPS, RTCM, NMEA 0183, ASCII-Text
auch Kombinationen wie RTCM in / NMEA out		 Garmin, Garmin DGPS, RTCM, NMEA 0183, ASCII-Text
auch Kombinationen wie RTCM in / NMEA out 		 Garmin, NMEA0180 - 0183
RTCM bei Software-Version >2.14
PC-Anschluß RS232 ja, mit mitgeliefertem Kabel leicht herstellbar fertiges Kabel im Lieferumfang ja, mit mitgeliefertem Kabel leicht herstellbar
Firmwareupdate über PC ja ja nein
Hinweise
* = ab Softwareversion 3.10

Einsatzmöglichkeiten

Prinzipiell lassen sich die GPS-Empfänger überall einsetzen, wo freie Sicht auf den Himmel gegeben ist. Glas, Kunststoffe oder ähnliche Materialien stellen dabei kein Hindernis dar, sehr wohl aber Metall und andere Leiter. Ein Autodach schirmt also den GPS-Empfang wirkungsvoll ab. Allerdings ist bei entsprechender Antennenposition auch durch Autoscheiben guter GPS-Empfang möglich. Mehr dazu weiter unten.
Ein unterschätztes Problem sind hingegen enge Straßen mit hohen Häusern auf beiden Seiten. Hier ist die Sicht auf den Himmel oft soweit eingeschränkt, daß kein Empfang mehr möglich ist. Auf den breiten Durchgangsstraßen von Großstädten hat man meist keine Probleme, Wunder sollte man aber nicht erwarten.

Metallbedampfte Fenster

Metallbedampfte Scheiben sind in der Automobilindustrie inzwischen weit verbreitet und auch die Deutsche Bahn setzt sie in Waggons und Triebwagen großem Stil ein. Die Metallbeschichtung soll die Wärmeeinstrahlung von außen abhalten ("wärmedämmendes Glas") und die Blendung herabsetzen. Aber auch ein Spiegeleffekt von außen ist einer der Gründe für metallisierte Fenster. Die ICE-Triebzüge der DB sind ein prominentes Beispiel dafür.
Den GPS-Empfang verhindern metallbedampfte Fenster bzw. Scheiben meist vollkommen. Wenn man also im Zug Platz nimmt und den GPS-Empfänger einschaltet, wird häufig eine herbe Enttäuschung erleben. Aber auch den Betrieb im PKW ohne Außenantenne können metallisierte Scheiben sehr stark einschränken. Zum Glück haben aber die PKW-Scheiben mitunter "Löcher" in der Beschichtung, die für Radio und Handy vorgesehen sind. Rund um die Befestigung des Innenspiegels hat man gute Chancen.
Ob und wie stark metallbeschichtetes Glas abschirmt, hängt von der Art der Beschichtung ab. PKW-Scheiben sind häufig nur so schwach beschichtet, daß der GPS-Empfang trotzdem möglich ist. Schlecht sieht es bei der Bahn aus. Hier ist die Beschichtung in 99% der Fälle absolut undurchlässig für die GPS-Signale. Da die metallisierten Scheiben erst seit wenigen Jahren eingesetzt werden, hat man in alten Waggons meist Glück. Wenn Sie also einen alten Silberling sehen, steigen Sie dort ein. Nicht nur das nostalgische Fahrgefühl, sondern auch einwandfreier GPS-Empfang wird Ihr Lohn sein. Die modernisierten Nahverkehrswagen sind mit wenigen Ausnahmen schon umgerüstet :-( Wenn die Fenster das Licht dämpfen und bei Spiegelungen Farbveränderungen (meist gelb, orange, rot, violett) auftreten, dann hat man Pech gehabt. Die ehemaligen InterRegio-Wagen sind ebenfalls (zumindest die DB-Typen) komplett metallisiert. Bei den Triebwagen der Baureihen 628 wurden bis auf wenige Austauschfenster nur metallbedampfte Fenster eingebaut.

Mapsource CD-Cover 18 KBGarmin Mapsource

Unter dem Namen Mapsource vertreibt Garmin CDs mit Kartenmaterial, das in viele Garmins hochgeladen werden kann. Wer sich einen Eindruck von der Detailgenauigkeit dieser Karten machen will, kann sie im Mapsource Viewer von Garmin direkt online ansehen. Die Karten sind in einzelne Kacheln unterteilt, von denen man je nach Speicherkapazität des Garmin unterschiedlich viele hochladen kann. Abgesehen von der Gesamtgröße gibt es keine Einschränkungen bei der Auswahl der Kacheln. Leider zeigt der Mapsource Viewer die Größe der Kacheln nicht an. Darum habe ich in eine Übersichtskarte meiner Roads&Recreation Europe die Größe der Kacheln eingetragen. So kann man sich einen Eindruck verschaffen, wie viele Kacheln man in einer bestimmten Speichergröße unterbringt. Der rosa hinterlegte Bereich umfaßt 2,49 MB, paßt also gerade noch in den Speicher meines GPSMap 162.
Bevor die R&R Europe erschienen ist, gab es separate Ausgaben für die einzelnen Länder, z.B. R&R Germany. Diese hatten kleinere Kacheln (bezüglich Speicherbedarf), die allerdings lange nicht so detailliert waren. Bei kleinem Kartenspeicher im Garmin können die alten Länder-CDs also eine interessante Alternative sein.

Das NMEA- und Garminprotokoll

Die NMEA-FAQ von Peter Bennett bietet alle wesentlichen Informationen zur NMEA 0180, 0182 und 0183. Hier ist das Datenformat der NMEA 0183 aufgeschlüsselt. Sehr übersichtlich, aber nicht vollständig, ist der Auszug aus der Definition der NMEA 0183. Die Datenübertragung erfolgt mit 4800 bit/s 8 Datenbits, keiner Parität und 1 Stopbit.
Da nahezu alle GPS-Empfänger auch anderer Hersteller die NMEA 0183 unterstützen und weil die Daten als ASCII-Text übertragen werden, verwendete ich dieses Protokoll in meiner Jugend-forscht-Arbeit. Die Datenpakete der NMEA 0183 lassen sich übrigens mit jedem Terminalprogramm anzeigen. Leider bietet dieses Protokoll nur eingeschränkte Möglichkeiten, weil keine Daten vom PC zum Garmin geschickt werden können. Der Rechner kann also nichts anfordern, sondern nur die automatisch übertragenen Daten auswerten. Während es sich also zum Übertragen von Wegpunkten etc. auf den heimischen PC wenig eignet, ist es während der Fahrt sehr brauchbar und einfach anzuwenden. Alle 1-2s meldet der Garmin die aktuelle Position, Fahrtrichtung, Geschwindigkeit und vieles mehr, was zur Navigation nützlich ist. Deshalb und wegen der weiten Verbreitung wird es in Programmen, die als Fahrzeugleitsystem dienen, verwendet.

Wesentlich mehr Möglichkeiten des Datenaustausches zwischen GPS-Empfänger und PC bietet das von der Firma Garmin verwendete Protokoll. So ist es nicht nur möglich, sämtliche Wegpunkte, Routen und die zurückgelegte Strecke (Track) herunterzuladen, sondern auch vom PC auf den Garmin hochzuladen. Neue Geräte wie z.B. der GPS III+ oder der Streetpilot unterstützen sogar die Übertragung von speziellem Kartenmaterial, das für ca. 300 DM unter dem Namen Roads&Recreation von Garmin erhältlich ist. Bezugsquellen finden sich bei meinen GPS-Links. Das Garmin-Protokoll ist wesentlich komplizierter als NMEA und wird ausschließlich von der Firma Garmin verwendet. Nachdem auch ohne Einverständnis von Garmin Informationen über dieses Protokoll beim Garmin Hacking Project veröffentlicht wurden, hat der Hersteller nachgegeben. Garmin hat das offizielle Protokoll als PDF-Datei zum Download auf die Homepage gestellt. Das Garminprotokoll arbeitet mit 9600 bit/s, 8 Datenbits, ohne Pariätsprüfung und mit 1 Stopbit, oder als DFÜ-übliche Abkürzung 9600 8N1. Die neueren Geräte unterstützen für die Übertragung der Mapsource-Karten 115200 bit/s, Tracks, Wegpunkte etc. werden weiterhin bei 9600 bit/s übertragen.

Inzwischen sind mehrere Programme aus dem Shareware- und Freeware-Bereich verfügbar, die die Verwendungsmöglichkeiten eines Garmin enorm steigern. Besonders der OziExplorer ist als positives Beispiel hervorzuheben.


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